谈游戏状态机的设计与实现 探讨状态机的扩展性和易用性

前言：

游戏编程中对状态机的理解和应用，是体现程序员是否对游戏编程入门的重要指标。本篇文章描述状态机的原理，以及如何实现。并探讨状态机的扩展性和易用性。

什么是状态机：

1、状态机是通过状态变量来描述不同状态

2、状态机变量是互斥的

3、状态机的分割是状态机好坏的标准

状态机的好处：

1、降低整个系统的复杂性

2、容易扩展

3、容易维护

如何实现状态机：

1、通过不同的状态分割逻辑

2、通过面向对象思想来扩展和分割逻辑

状态机简单类型：

1、定义状态机类型

1. enum PlayerState{

2. INVALID,

3. STAND,

4. MOVE,

5. ATTACK,

6. DIE

7. };

2、实现更新状态，在不同的状态执行不同的逻辑

1. void Player::Update(float ts){

2. switch(user_state_){

3. case STAND:

4. Stand(ts);

5. break;

6. case MOVE:

7. Move(ts);

8. break;

9. case ATTACK:

10. Attack(ts);

11. break;

12. case DIE:

13. Die;

14. return;

15. default:

16. std::cout<<"error\n";




17. }




18. if(hp_ <= 0){

19. SetState(DIE);

20. }

21. }

3、切换状态，在切换状态的时候做一些事情

1. void Player::SetState(PlayerState state){

2. if(state == user_state_){

3. return;

4. }

5. switch(state){

6. case STAND:

7. std::cout << "----begin stand--------\n";

8. break;

9. case MOVE:

10. std::cout << "----begin move--------\n";

11. break;

12. case ATTACK:

13. std::cout << "----begin attack--------\n";

14. break;

15. case DIE:

16. std::cout << "----begin die--------\n";

17. break;

18. default:

19. std::cout <<"the state is error";

20. break;

21. }

22. user_state_ = state;

23. }

这种状态机小而精悍，如果在一个对象中有很多标志量来标记实例的状态，这时候该考虑下通过这种小型的状态机来实现了。但是这种状态机如果状态变量比较多，扩展性并不好。并且复杂性会随着状态机的增多，指数型增加。整个编译单元的代码量也会很大，对易读性和维护性都是负面影响。

状态机面向对象类型：

面向对象类的状态机是一种更容易扩展的新型状态机，通过单间实现方式，使用更少的内存，先看下整个状态机的uml设计图。

首先是通过接口定义通用状态机接口，然后定义了单间的接口。这种方式统一让所有的状态实现三个函数，这三个函数分别对应切入状态，在状态中，退出状态，需要执行的逻辑分别放在这三个函数里执行，通过这样的分割，状态很容易扩展，也不会混乱。具体代码实现，请看下面说面里面github的地址。

在StateManager是专门管理角色状态的管理类，每个角色对象包含一个状态机管理类。

总结：

状态机的模型是非常简单，但并不是每个人都能设计好的状态机。因为好的状态机不仅需要对程序的把握要比较到位，同时需要对整个业务的理解比较到位。好的状态机使程序变的更加简洁，易扩展，容易查找bug，还非常稳定。坏得状态分割只会让程序晦涩难懂。

说明：

1、通过两个状态机实现了两个简单的猜数打怪兽游戏。

2、所有完整程序都可以到这个地址查看，下载，修改。

3、整个代码都是通过C++ 完成的，编译环境是osx 10.10 + LLVM 6.0 ， C++使用 -std=c++1y。程序写了makefile，所以如果在其他平台只需要简单修改下makefile就可以快乐的玩耍了。